软件定义卫星网络中有效流表管理的智能动态超时机制

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhjie1977
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卫星通信在信息传输中起着至关重要的作用,并被用于军事目的,实况电视,天气广播,导航和定位。然而,传统的卫星通信网络在先进卫星技术及其应用的背景下导致资源利用不足,并且不能保证未来信息传输的要求。软件定义网络(SDN)是一种将当前分布式网络的体系结构改变为集中式控制体系结构的新型网络范例,并且该概念已经用于将传统卫星网络的体系结构改变为软件定义的卫星网络(SDSN)。  本研究侧重于OpenFlow协议的部署,提出了一种新的三层SDSN结构。本文提出的SDSN模型是卫星和地面网络的组合,分为三个平面:数据平面,控制平面和管理平面。卫星网络是数据和控制平面的一部分,而地面网络是管理平面的一部分。LEO卫星位于数据平面内用于数据转发功能,GEO卫星驻留在控制平面内用于控制整个网络。  我们考虑SDSN面临的两个严重问题。第一个问题是SDSN中的三元内容可寻址存储器(TCAM)的有限资源,因为更多用户到网络的连接变得困难。第二个问题是LEO卫星频繁切换。当发生卫星切换时,来自先前小区用户的流规则条目可驻留在流表中,因此增加了流表的大小,这增加了流丢弃的可能性。  为了解决这些问题,流量表的正确管理是必要的。这项工作提出了一种智能动态超时(IDT)的启发式算法,以有效利用卫星资源和适当的流表管理。该算法考虑了TCAM空间资源有限的关键点,根据用户不同的优先级进行流量分类和卫星链路切换,根据交换机TCAM中流表占用的空间量预测动态空闲超时。该动态空闲超时用于驱逐流表中未使用的流规则条目,并保持TCAM空间免费,以将更多用户连接到网络。  仿真结果和性能分析表明,在减少流表条目数量方面取得了最佳性能,以确保更多用户与网络的连接,减少丢包数量并减少TableMiss数据包的数量。在比较IDT与静态空闲超时50秒的性能时,流表的平均大小减少了39.55%,平均丢包率或丢包率减少了11.2%。类似地,当比较静态空闲超时15秒与IDT的性能时,数据流不存在的数据包(TableMissPackets)的平均减少数量为10.18%。
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